專利名稱：一種用于減小信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍的方法和電子電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動(dòng)態(tài)范圍壓縮的領(lǐng)域，而且更特別地涉及音頻信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍壓縮。
背景及現(xiàn)有技術(shù)動(dòng)態(tài)范圍控制(DRC)裝置已經(jīng)被使用了很多年，被用于多種目的。DRC裝置的應(yīng)用的一個(gè)領(lǐng)域是用在廣播中保護(hù)發(fā)射機(jī)以防過載。為了這個(gè)目的有必要修改廣播信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，因?yàn)樾诺谰哂幸粋€(gè)定義的峰值極限，在該極限處會(huì)出現(xiàn)服務(wù)器失真和過載，而且該信道具有一個(gè)由噪聲決定的下限。通常源材料的動(dòng)態(tài)范圍可以預(yù)期大于所述的廣播信道的動(dòng)態(tài)范圍，并且因此必須利用某種增益控制來使服務(wù)區(qū)域最大化，同時(shí)不讓該發(fā)射機(jī)過載。
限幅器就是一個(gè)這樣的為特定的廣播應(yīng)用而開發(fā)出來的裝置。它也被用于在制備音頻唱片時(shí)防止過切削(over-cutting)，以及在模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換之前控制電平。
另一個(gè)已知的動(dòng)態(tài)范圍控制裝置是壓縮器。壓縮器被用于通過在輸入信號(hào)電平的更寬范圍上工作而實(shí)現(xiàn)該動(dòng)態(tài)范圍的較大變化。例如，壓縮器已經(jīng)被用于使聲音節(jié)目信號(hào)的相對(duì)寬的動(dòng)態(tài)范圍匹配于AM無線電發(fā)射的窄得多的動(dòng)態(tài)范圍。壓縮器也能夠被用于使由于歌手移離麥克風(fēng)而引起的電平變化平滑，或者通過改變諸如吉他這樣的樂器的固有衰變(decay)特性來產(chǎn)生特定的效果。
許多用于控制數(shù)字編碼音頻信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍的數(shù)字方法可以從McNally，G.W.在1984年音頻工程協(xié)會(huì)雜志(J.Audio Eng.Soc)32，316的數(shù)字音頻信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍控制(Dynamic range control of digitalaudio signals)中進(jìn)行了解。
通常，常規(guī)的音頻限幅器的特征可以是反饋型的或者是前饋型的。反饋限幅器是更為普遍的類型，因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)一般較為簡單并且不需要對(duì)該限幅器電路的環(huán)路增益進(jìn)行精確控制，就可以提供更好的峰值電平控制。
前饋限幅器在需要稀疏(thinned)壓縮比的應(yīng)用中更為普遍。
Mapes-Riordan，D和Leach，W M JR在1998年音頻工程協(xié)會(huì)雜志(J.Audio Eng.Soc)36，562的用于音頻信號(hào)處理的數(shù)字信號(hào)峰值限幅器的設(shè)計(jì)(The design of a digital signal peak limiter for audiosignal processing)中提供了對(duì)不同的限幅技術(shù)的綜述。
編號(hào)為5,631,969的美國專利說明了一種用于限制輸入信號(hào)的大小的方法，其中該輸入信號(hào)被采樣和變換以獲得它的同相分量及正交分量。該信號(hào)樣值的相量大小取決于同相及正交分量的相量大小，并且該輸入樣值基于該相量大小的關(guān)系而被限制到一個(gè)預(yù)定的限定值。特別地，該限幅步驟包括使用預(yù)定的門限與該相量大小的比率來縮放該樣值輸入信號(hào)。
編號(hào)為4,754,230的美國專利說明了一個(gè)通信系統(tǒng)的削波抑制電路。該電路包括一個(gè)限幅器峰值檢測(cè)器以便當(dāng)壓縮后的輸出被向削波輸出狀態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)使得輸入放大器的增益被降低。
編號(hào)為5,579,404的美國專利說明了一種數(shù)字到音頻限幅器。信號(hào)處理系統(tǒng)接收到峰值振幅被限制的輸入音頻信號(hào)，產(chǎn)生響應(yīng)于該輸入音頻信號(hào)的一個(gè)處理后的音頻信號(hào)，使得可以提供峰值電平的增大，估計(jì)該全帶寬處理后的音頻信號(hào)的峰值電平的增大，以及通過將響應(yīng)于該被估計(jì)的峰值振幅而適配的增益因子應(yīng)用到該全帶寬的經(jīng)受峰值電平增大的部分，來產(chǎn)生一個(gè)輸出音頻信號(hào)。
編號(hào)為5,471,651的美國專利說明了用于壓縮音頻信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍的一種系統(tǒng)。一個(gè)音頻信號(hào)由一個(gè)首先對(duì)該音頻信號(hào)的、典型地為數(shù)秒長的塊進(jìn)行采樣的系統(tǒng)來壓縮其動(dòng)態(tài)范圍。這個(gè)塊中的信號(hào)的電平被分析并且為該塊計(jì)算一個(gè)理想的信號(hào)電平。然后得出一個(gè)增益控制信號(hào)，該增益控制信號(hào)調(diào)整被應(yīng)用到所述塊的增益，使其趨向給出所述計(jì)算的理想信號(hào)電平所要求的狀況。
實(shí)際上迄今為止已經(jīng)使用了減小節(jié)目素材的動(dòng)態(tài)范圍的三種不同的方法壓縮器壓縮器，或者動(dòng)態(tài)范圍壓縮器減小了任意節(jié)目素材的總的動(dòng)態(tài)范圍。例如，如果原始的節(jié)目素材具有一個(gè)90dB的動(dòng)態(tài)范圍，則處理后的動(dòng)態(tài)范圍被減小到用于FM廣播的40dB，或者用于AM廣播的20dB。該壓縮器包括兩個(gè)部分一個(gè)電平檢測(cè)器和一個(gè)具有可變?cè)鲆娴姆糯笃?。該檢測(cè)器可以是峰值檢測(cè)器或者包括某個(gè)時(shí)間平均器的均方根檢測(cè)器。壓縮器的拓?fù)涫乔梆伒幕蛘叻答伒?。在第一種情況中，該電平檢測(cè)器的檢測(cè)出的電平被轉(zhuǎn)換成一個(gè)增益值。然后該輸出信號(hào)由被乘以所述增益值的輸入信號(hào)組成。通常，如果所述的檢測(cè)出的輸入電平較大，則該增益變小。因此，高電平的輸入信號(hào)被放大的幅度小于低電平的輸入信號(hào)被放大的幅度，另一方面，在反饋拓?fù)渲性撾娖綑z測(cè)器被連接到該壓縮器的輸出而不是輸入。從檢測(cè)出的電平向所得到的增益的轉(zhuǎn)換描述了壓縮的量，而該電平檢測(cè)器的時(shí)間常數(shù)決定了該壓縮器的時(shí)間特性。更復(fù)雜的壓縮器設(shè)計(jì)包括超前(look-ahead)特征、可變的起始(attack)和釋放(release)時(shí)間、軟拐點(diǎn)(soft-knee)和硬拐點(diǎn)(hard-knee)過渡以及該壓縮器應(yīng)工作在的動(dòng)態(tài)范圍的詳細(xì)說明。
削波器削波器是相對(duì)簡單的應(yīng)用如果節(jié)目素材的幅度超出了一定的限制，輸出就被削波到最大輸出值。硬削波器沒有過渡范圍該幅值要么被削波，要么不被削波。軟削波器具有一定的過渡范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)波形進(jìn)行非線性變換，以這種方式則在該波形中不會(huì)出現(xiàn)硬邊緣。
限幅器限幅器在音頻信號(hào)中掃描尋找峰值，并且如果需要衰減來阻止削波，則衰減在該峰值附近的音頻部分。關(guān)聯(lián)于該衰減曲線的是起始和釋放時(shí)間。該起始時(shí)間是該限幅器用來響應(yīng)于峰值的時(shí)間，而釋放時(shí)間是該限幅器恢復(fù)到原始的信號(hào)電平(即無衰減)所需要的時(shí)間。
削波器的缺點(diǎn)是明顯的所述的削波處理經(jīng)常引起對(duì)所述的節(jié)目素材的無法接受的失真。限幅器和壓縮器的缺點(diǎn)涉及到它們的時(shí)間特性，特別地，這些系統(tǒng)的恢復(fù)或者釋放時(shí)間常常會(huì)遭受幾個(gè)相矛盾的要求。通過讓所述的恢復(fù)時(shí)間比在該信號(hào)的峰值間的時(shí)間間隔長，而使短的瞬時(shí)峰值產(chǎn)生該信號(hào)的一個(gè)延長的增益降低。這就是聽到的所謂的節(jié)目的“空穴(hole)”或者“信息失落(dropout)”。此外，長的恢復(fù)時(shí)間傾向于減小該信號(hào)的功率，而太短的恢復(fù)時(shí)間將不僅導(dǎo)致信號(hào)失真增加，尤其是對(duì)輸入的低頻，而且它還導(dǎo)致以下的現(xiàn)象，例如對(duì)演講中呼吸噪音的放大、持續(xù)(鋼琴)音符的固有衰變的臨時(shí)反轉(zhuǎn)、由增益中的隨機(jī)波動(dòng)引起的抖動(dòng)效應(yīng)、以及該節(jié)目材料的其它連續(xù)部分的波動(dòng)。后面的效應(yīng)通常被稱作“增益抽運(yùn)(gain pumping)”、“呼吸”以及“颼颼聲(swishing)”。解決這些問題的嘗試已經(jīng)包括了使用多于一個(gè)恢復(fù)時(shí)間常數(shù)以及讓該時(shí)間常數(shù)跟頻率成反比。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種減小信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍的改進(jìn)方法以及相應(yīng)的電子電路和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種減小信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍的方法，該方法包括以下步驟確定該信號(hào)的屬性，基于該信號(hào)的所述屬性確定一個(gè)限幅參數(shù)(s)，依靠該限幅參數(shù)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行限幅，對(duì)該受限信號(hào)削波。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案在從屬權(quán)利要求中給出。
此外本發(fā)明提供了用于執(zhí)行本發(fā)明的方法的一個(gè)電子電路和一個(gè)計(jì)算機(jī)程序。
本發(fā)明具有特別的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)楫?dāng)信號(hào)的屬性是使得同常規(guī)的限幅相比，削波在節(jié)目素材中產(chǎn)生較小的可預(yù)定的(orderable)失真時(shí)，本發(fā)明使得能夠以一種可控制的方式對(duì)信號(hào)削波。
重要的是要注意動(dòng)態(tài)范圍控制的現(xiàn)有技術(shù)解決方案注重對(duì)該信號(hào)的衰減以防止削波以及因而產(chǎn)生的失真。作為對(duì)此的一個(gè)示例，本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)在于以下的概念對(duì)于特定的一類信號(hào)，限幅比削波導(dǎo)致較小的在節(jié)目材料中的聽覺上的失真，但對(duì)于另外的一類信號(hào)，限幅比削波導(dǎo)致更為顯著的聽覺上的人為痕跡。例如，純正弦波決不應(yīng)被削波，因?yàn)樵撓鞑ㄌ幚韺?dǎo)致顯著的失真產(chǎn)物。另一方面，只要該限幅器的釋放時(shí)間比音調(diào)的周期更長，則快速限幅幾乎不導(dǎo)致純音中的可聞?wù){(diào)制。對(duì)于所述節(jié)目素材的非常短暫的部分，例如打擊樂器的開始，限幅損害到該瞬態(tài)的時(shí)間結(jié)構(gòu)(固有的衰變)并且導(dǎo)致對(duì)該節(jié)目材料的非瞬態(tài)部分的增益抽運(yùn)，而如果這樣的瞬態(tài)被削波，則由該削波處理所引起的失真產(chǎn)物通常是不可聞的，因?yàn)橥ǔＫ矐B(tài)具有寬帶頻譜并且因此失真產(chǎn)物被該節(jié)目素材本身所屏蔽。
當(dāng)然，很多信號(hào)不是這些極端的信號(hào)類的一部分。為了確定信號(hào)應(yīng)該被多大程度地限幅或者削波，引入“局部波峰因數(shù)”。這個(gè)量度被定義為該信號(hào)的某個(gè)時(shí)間片的峰值除以該時(shí)間片的均方根(rms)值。對(duì)于純正弦波，該局部波峰因數(shù)相當(dāng)于2的平方根，而局部峰值比局部波峰因數(shù)要高的多。
如果該局部波峰因數(shù)比較小(2的平方根)，則應(yīng)該避免削波，而較大值的局部波峰因數(shù)表明可能引入更多的削波。
由于大部分壓縮器/限幅器已經(jīng)包含尋找局部峰值及計(jì)算該音頻信號(hào)的某個(gè)時(shí)間片的均方根值的算法，所以這種處理能夠非常輕易地被實(shí)現(xiàn)到任意現(xiàn)有的音頻限幅器中。此外，計(jì)算的復(fù)雜度是非常簡單的。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，決定限幅和削波的量的信號(hào)的屬性是通過對(duì)該信號(hào)加窗以及確定在那個(gè)窗口內(nèi)的信號(hào)最大值和信號(hào)的RMS值的比值而被確定的。這個(gè)比值越高，就更多地使用削波而不是限幅。這具有的優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)峰值被削波而不是被限幅，這最小化了信號(hào)的可預(yù)定失真，因?yàn)檫@樣的峰值具有寬帶頻譜，并且由所述削波引起的失真產(chǎn)物會(huì)對(duì)信號(hào)本身感到吃驚。
根據(jù)本發(fā)明的其他優(yōu)選實(shí)施方案，在所述窗口中的信號(hào)最大值和信號(hào)RMS值的比值與所述門限相比較。優(yōu)選地該門限是2的平方根，這個(gè)值是從正弦輸入信號(hào)中得到的比值。在這種情況下，沒有使用削波而且該限幅器的操作不會(huì)受到所述比值的影響。
本發(fā)明被方便地用于多種音頻用途助聽器在助聽器中，進(jìn)入該助聽器的信號(hào)應(yīng)該盡可能地被放大，而同時(shí)使削波的發(fā)生最少。因此，在該音頻信號(hào)中的峰值限制了該助聽器的性能并且能夠根據(jù)本發(fā)明而被減小。
音頻編碼在有損耗的音頻編碼應(yīng)用中，強(qiáng)瞬態(tài)和峰值信號(hào)導(dǎo)致在所述的編碼處理中的困難。在這類應(yīng)用中，由該音頻編解碼器引入的量化噪聲的頻譜和時(shí)間特性依賴于將被編碼的音頻信號(hào)。然而，該噪聲的頻譜特性變化的更新速率通常是受限制的編碼參數(shù)為常數(shù)的最小音頻幀長度總計(jì)為幾個(gè)毫秒。因此，瞬態(tài)的編碼經(jīng)常導(dǎo)致由這樣一個(gè)事實(shí)所引起的前回聲(pre-echo)該量化噪聲在實(shí)際的瞬態(tài)之前幾毫秒已經(jīng)調(diào)整到高的瞬態(tài)電平。為了減小該前回聲的可聞度，必須分配相對(duì)大數(shù)量的比特到該特定的音頻幀。因?yàn)楸忍氐臄?shù)量決定了該信號(hào)的峰值電平與量化噪聲之間的比值，如果依照本發(fā)明該峰值電平被降低，則不得不分配較少的比特。
錄音行業(yè)尤其是流行音樂，“越響越好”的說法正變得日益重要。如果節(jié)目材料的響度均勻地如此，則CD被標(biāo)以“熱賣”。已經(jīng)被引入的、提高音樂內(nèi)容的響度而沒有提高最大幅值的產(chǎn)品是SPL響度放大器(SPLLoudness Maximizer)、TC電子完成器(TC Electronics Finalizer)以及波形超放大器(Waves Ultramaximizer)。這是本發(fā)明的另一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。
附圖簡述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案在下文中通過參考附圖進(jìn)行更為詳細(xì)的說明，其中

圖1是對(duì)用于執(zhí)行減小信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍的方法的實(shí)施方案的流程圖的說明，圖2是根據(jù)本發(fā)明的電子電路的第一實(shí)施方案的框圖，圖3是替代實(shí)施方案的框圖。
詳細(xì)描述圖1所示的流程圖說明了信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍的減小。在步驟1中，輸入信號(hào)被加窗。這就意味著為了在一個(gè)給定的時(shí)間點(diǎn)處理該信號(hào)，該信號(hào)在一個(gè)時(shí)間窗期間被考慮。
在步驟2中，在該窗口內(nèi)的該信號(hào)的所謂的RMS值被確定。該RMS值是在該窗口內(nèi)的該信號(hào)的功率的平方根。
在步驟3中，在該窗口內(nèi)的該信號(hào)的最大幅值被確定。在步驟4中，計(jì)算在步驟3中被確定的該信號(hào)的最大值與在步驟2中被確定的該窗口內(nèi)的該信號(hào)RMS值的比值?；谶@個(gè)比值確定信號(hào)的衰減。在該比值或者所謂的“局部波峰因數(shù)”是比較大的情況下；這意味著該信號(hào)在該時(shí)間窗內(nèi)有一個(gè)峰值。該峰值相比于在該窗口內(nèi)的該信號(hào)的其他部分越高，該比值也就越高。該比值構(gòu)成了去確定一個(gè)信號(hào)衰減作為用于信號(hào)限幅的輸入的基礎(chǔ)。如果該比值是低的，則沒有衰減或者很小的衰減被選擇。如果該比值是高的，則較高的衰減因子被選擇。該衰減用于控制限幅器，以便對(duì)具有大的峰值的信號(hào)進(jìn)行的限幅與具有低峰值的信號(hào)不一樣多，因?yàn)閷?duì)于具有大的峰值的信號(hào)，削波比限幅要更有利。
這樣控制限幅器的一種方法是衰減該信號(hào)的最大值并且將被衰減后的信號(hào)最大值提供給該限幅器作為控制參數(shù)。這是在步驟5中完成的。
在步驟6中，用于限幅的縮放因子是基于作為輸入?yún)?shù)的所述被衰減后的最大值而被確定的。
在步驟7中，原始信號(hào)依靠所述縮放因子，即通過將實(shí)際的信號(hào)值乘以所述縮放因子，而被限幅。在該信號(hào)最大值已經(jīng)被衰減以向該限幅器提供相應(yīng)的輸入?yún)?shù)、而該縮放因子是基于該輸入?yún)?shù)而被確定的情況下，該限幅器的輸出可能仍然會(huì)超出最大允許的信號(hào)電平。這就是為什么在步驟8中該限幅器的輸出被削波的原因。
圖2說明了用于減小該動(dòng)態(tài)范圍的電子電路的相應(yīng)框圖。要被處理的輸入信號(hào)被以離散的時(shí)間域信號(hào)x[n]的形式輸入，其中x[n]是x[nT]的采樣波形以及T是采樣周期。例如采樣頻率fs為44，1kHz。
x[n]必須在數(shù)字域被限制到b比特。因此，代表x[n]的最大幅值M是由M＝2b-1給出的。圖2所示的電子電路的目的是減小信號(hào)x[n]的動(dòng)態(tài)范圍以便于它不會(huì)超出最大幅值M。
該信號(hào)x[n]被輸入到濾波器10以便對(duì)該信號(hào)x[n]加窗。例如，應(yīng)用到該信號(hào)x[n]的時(shí)間窗被選擇為約50毫秒。該濾波器10輸出在該窗口長度內(nèi)的信號(hào)x的采樣組。
這些采樣被輸入到濾波器11以確定在該窗口內(nèi)的該信號(hào)的RMS值。該RMS值是為了計(jì)算mRMS而通過對(duì)該窗口的信號(hào)采樣進(jìn)行平方和積分而被計(jì)算出來的。
由所述的濾波器10輸出的這組采樣也被輸入到濾波器12。該濾波器12用于確定在該窗口內(nèi)的該信號(hào)x的最大采樣。在該窗口內(nèi)的該最大采樣被表示為m1。
所述的值mRMS和m1被輸入到處理單元13以計(jì)算所述的比值c，其中c等于m1除以mRMS。該比值c也被稱作“波峰因數(shù)”，因?yàn)樗硎玖送谠摯翱趦?nèi)的該信號(hào)的最大值和在該窗口內(nèi)的該信號(hào)的RMS值有關(guān)的信號(hào)的屬性。
該比值c被輸入到衰減單元14作為控制參數(shù)。此外該最大值m1也被輸入到該衰減單元14。該最大值m1被該衰減單元14與所述的比值c成比例地進(jìn)行衰減。該衰減用于控制限幅器15以便減少由該限幅器15對(duì)具有高的峰值并且因此具有高的比值c的信號(hào)執(zhí)行的限幅的量。
被衰減后的最大值mc被該衰減單元14輸出并且被輸入到所述的限幅器15作為控制參數(shù)。在限幅器15中的處理單元16基于該被衰減后的最大值mc確定一個(gè)縮放因子s。例如為了限幅，假設(shè)該被衰減后的最大值mc是實(shí)際的最大值，該縮放因子s被選擇以使得在該時(shí)間窗內(nèi)所述輸入信號(hào)x[n]不超過預(yù)定的最大值M。
所述輸入信號(hào)x[n]被輸入到限幅器15并且乘以該縮放因子s。這就產(chǎn)生了受限的信號(hào)x’[n]。由于用作確定縮放因子s的基礎(chǔ)的被衰減后最大值mc不是實(shí)際的最大值，而是或多或少地低于實(shí)際的最大值，所以該受限的信號(hào)x’[n]仍然具有一個(gè)或多個(gè)超出所述最大值M的峰值。這就是為什么削波操作是借助所述削波器17對(duì)受限的信號(hào)x’[n]執(zhí)行的原因。削波器17輸出信號(hào)x”[n]。該信號(hào)x”[n]具有一個(gè)不超出所述最大值M的動(dòng)態(tài)范圍。
為了防止對(duì)閉合一個(gè)正弦波的信號(hào)進(jìn)行限幅，比較所述比值c和門限 是有利的。如果該比值低于該門限，則選擇參數(shù)c以使得在該衰減單元14中不執(zhí)行衰減。
圖3說明了圖2的電路的替代實(shí)施方案。對(duì)應(yīng)于圖2的電路元件的圖3的電路元件用同樣的參考數(shù)字表示。
在圖3的電路中，所示濾波器11具有平方單元18和積分器19以計(jì)算mRMS。所示濾波器12具有單元20以確定在該窗口內(nèi)的信號(hào)采樣的最大值以及單元21以確定具有最大峰值m1的采樣。
所示處理單元13具有依照下式的單元22c＝20log(m1/mRMS)-3在后面的該處理單元13的單元23中，比值m1/mRMS同門限 相比較。如果m1/mRMS小于 c被設(shè)置為等于零。否則c保持不變。該門限處理操作確保了對(duì)正弦信號(hào)不執(zhí)行削波。
衰減單元14具有乘法器24以將該比值c乘以校正力度(correction-strength)因子k。該因子k確定了由波峰因數(shù)c應(yīng)用到局部最大值m1的衰減量。對(duì)于k＝0，沒有應(yīng)用校正，并且該限幅器15象常規(guī)限幅器一樣工作。對(duì)于較大的k值，該局部最大值m1被由k和波峰因數(shù)c確定的值減少，該操作是通過乘法器25實(shí)現(xiàn)的。該被衰減后的最大值mc由下式給出mc＝m110-kc/20限幅器15具有單元26以確定衰減后的最大值mc和單元27的輸出之間的最大值。該單元26的輸出是被輸入到單元27的最大值h。該輸出h乘以exp(-1/fsτ)，其中τ是該限幅器的釋放時(shí)間常數(shù)。
換句話說，該被衰減后的最大值mc與在前的衰減后的最大值同指數(shù)因子的乘積相比較。從這兩個(gè)數(shù)字，其最大者被取為所述波形的當(dāng)前的最大值h。因此，τ對(duì)應(yīng)于該限幅器能夠釋放它的衰減的時(shí)間常數(shù)。
在單元28內(nèi)所述h值被轉(zhuǎn)換為所述縮放因子s1 如果h＜Ms＝{M/h如果h≥M其中M是所述的動(dòng)態(tài)范圍的最大值。
然后所述的輸入信號(hào)x[n]依靠在限幅器15內(nèi)的乘法器29相乘來產(chǎn)生一個(gè)被限幅后的輸出信號(hào)x’[n]。該輸出信號(hào)被輸入到所示削波器17以產(chǎn)生所示信號(hào)x”[n]應(yīng)該注意k和c都具有非負(fù)值。因此，該被衰減后的最大值mc小于或等于實(shí)際的最大值m1。如果該被衰減后的最大值mc實(shí)際上小于該較小的實(shí)際最大值m1，削波器17就對(duì)該信號(hào)進(jìn)行削波。因?yàn)檫@只發(fā)生在具有大的帶寬的瞬態(tài)，關(guān)聯(lián)于該削波的失真產(chǎn)物不是可預(yù)定的。
非正式的收聽實(shí)驗(yàn)表明使用約0，5dB/dB的k值、50ms的分析窗口長度以及0，5秒的釋放時(shí)間τ的實(shí)施方案執(zhí)行得顯著地比常規(guī)的限幅器(k＝0)更加透明(即，沒有聽覺失真產(chǎn)物以及顯著地較少的抽運(yùn)和呼吸效應(yīng))。尤其對(duì)于臨界源材料(非常尖峰的波形以及具有深的低音內(nèi)容的節(jié)目材料)，瞬態(tài)的響度和時(shí)間特性保持得更好。
參考數(shù)字列表濾波器 10濾波器 11濾波器 12處理單元 13衰減單元 14限幅器 15
處理單元 16削波器17平方單元 18積分器19單元 20單元 21單元 22單元 23乘法器24乘法器25單元 26單元 27單元 28乘法器29
權(quán)利要求
1.一種減小信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍的方法，該方法包括以下步驟-確定該信號(hào)的屬性(c)，-基于該信號(hào)的屬性確定一個(gè)限幅參數(shù)(s)，-借助該限幅參數(shù)來對(duì)該信號(hào)限幅，-對(duì)該被限幅后的信號(hào)進(jìn)行削波。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟以確定該信號(hào)的屬性-對(duì)該信號(hào)加窗，-確定在該窗口內(nèi)的該信號(hào)的最大值與在該窗口內(nèi)的該信號(hào)的RMS值的比值。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，由此當(dāng)該比值低于一個(gè)預(yù)定的門限時(shí)，不執(zhí)行削波。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法還包括-比較該比值和該門限，-如果該比值低于該門限，則獨(dú)立于該比值而確定所述的限幅參數(shù)。
5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，由此該門限基本上等于或者高于所得到的用于正弦信號(hào)的比值。
6.如前述權(quán)利要求2到5中任何一個(gè)所述的方法，由此該比值通過校正因子(K)而被修改并且該限幅參數(shù)基于該被修改后的比值而被確定。
7.如前述權(quán)利要求1到6中任何一個(gè)所述的方法還包括以下步驟以基于該屬性來確定該限幅參數(shù)-確定在該窗口內(nèi)的該信號(hào)的最大值，-與該比值成比例地衰減該信號(hào)最大值，-濾波該被衰減后的最大值，-如果該被濾波后的最大值高于該動(dòng)態(tài)范圍的最大值，則通過將該動(dòng)態(tài)范圍的最大值(M)除以該被濾波后的最大值來計(jì)算該限幅參數(shù)。
8.一種電子電路，包括為執(zhí)行依照前述的權(quán)利要求1到7中任何一個(gè)的方法的裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的電子電路，由此該電子電路是音頻電路。
10.一種計(jì)算機(jī)程序，用于執(zhí)行依照前述的權(quán)利要求1到7中任何一個(gè)的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種減小信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍的方法，該方法包括以下步驟－確定該信號(hào)的屬性，－基于該信號(hào)的屬性確定一個(gè)限幅參數(shù)，－借助該限幅參數(shù)來對(duì)該信號(hào)進(jìn)行限幅，－對(duì)該被限幅的信號(hào)進(jìn)行削波。
文檔編號(hào)H03H17/00GK1615580SQ02827483
公開日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2002年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月24日
發(fā)明者D·J·布里巴亞特 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司